Sherlock Holmes insonne: in che modo l'intelligenza artificiale può aiutarci a svelare i misteri del mondo cellulare?

Nel mondo delle cellule esiste una tecnologia chiamata "citologia su strato sottile in liquido cervicale" (LBC), che è una specie di detective cellulare, il cui compito principale è identificare potenziali rischi per la salute. Oggi vi sveleremo l'ultimo assistente di questo detective cellulare: l'intelligenza artificiale (IA)!

Immagina l'intelligenza artificiale, un super assistente che non solo velocizza le cose, ma rende anche il lavoro investigativo più accurato e più divertente!

1. Citologia cervicale su strato sottile a base liquida - lo stadio delle cellule al microscopio

In cosa consiste la tecnologia di esame citologico cervicale su strato sottile basato su liquido?

In parole povere, si tratta di una tecnologia che rileva se le cellule cervicali sono sane. A differenza della tradizionale tecnologia di raschiamento, questa converte i campioni di cellule cervicali in forma liquida e li esamina al microscopio per individuare eventuali cellule anomale.

"Citologia cervicale su strato sottile liquido" (LBC) non si riferisce a un metodo di analisi medica specifico, ma è un termine generale per una classe di metodi. Nelle applicazioni pratiche, i nostri medici o laboratori possono utilizzare diversi tipi di metodi LBC, come il TCT con cui abbiamo maggiore familiarità.

Come funziona questa tecnologia?

Similmente alle lenti ad alta definizione dei film, può fornire "primi piani" ad alta definizione delle cellule, aiutando i medici a vedere più chiaramente i piccoli cambiamenti nelle cellule e quindi a diagnosticare il tipo di patologia.

△ Cellule cervicali esfoliate sotto colorazione di Papanicolaou

2. Intelligenza artificiale: un nuovo partner per i detective delle cellule

• Il ruolo dell’IA: “Sherlock Holmes insonne”

L'intelligenza artificiale è un "super detective" esperto nel mondo cellulare, in grado di analizzare migliaia di immagini cellulari senza dover riposare o bere acqua. È molto più veloce e commette meno errori rispetto ai medici umani.

Tra 1.500 strisci citologici cervicali su strato sottile a base liquida raccolti dal primo ospedale affiliato di un'università medica da febbraio a novembre 2023, sono state analizzate e confrontate la sensibilità, la specificità e l'accuratezza della singola lettura dei patologi, della singola lettura dell'intelligenza artificiale (IA) e della lettura del medico assistita dall'intelligenza artificiale (IA); è stato inoltre confrontato il tempo di lettura.

I risultati hanno dimostrato che la lettura medica assistita dall'intelligenza artificiale (IA) presenta i vantaggi di un'elevata sensibilità, specificità e accuratezza rispetto alla sola intelligenza artificiale (IA) e alla lettura dei filmati da parte dei patologi.

Pertanto, l'impiego di un sistema di diagnosi assistito dall'intelligenza artificiale (IA) come "super assistente" per la lettura delle pellicole può migliorare l'efficienza dello screening, ridurre il carico di lavoro dei citopatologi e diventare un "aiutante competente" per gli investigatori delle cellule.

Come funziona l'intelligenza artificiale?

Utilizzando algoritmi di apprendimento profondo, l'intelligenza artificiale è in grado di identificare modelli anomali nelle immagini delle cellule come un detective altamente qualificato, migliorando gradualmente la propria accuratezza attraverso l'apprendimento continuo. Immaginate che quando un patologo preleva una fetta di tessuto, possa osservare se le cellule sono cancerose semplicemente attraverso un microscopio.

Tuttavia, se il tessuto malato è distribuito in modo non uniforme sulla fetta, il medico dovrà spostare ripetutamente la fetta per osservarla. Questo non solo è dispendioso in termini di tempo e fatica, ma può anche portare a diagnosi non corrette. L'intelligenza artificiale può risolvere molto bene questo problema.

Innanzitutto, può dividere l'immagine di grandi dimensioni in blocchi, quindi tracciare e identificare automaticamente l'area della lesione, ingrandirla e analizzarla e, infine, completare l'interpretazione a livello di caso e fornire i risultati. In questo modo, i medici possono completare il lavoro di lettura delle pellicole in modo più efficiente e migliorare l'accuratezza della diagnosi.

3. Il “superpotere” dell’intelligenza artificiale: più meticolosa dei medici?

• La “forza principale” per migliorare l’efficienza

Se si dispone di una fotocopiatrice super efficiente, in grado di copiare migliaia di documenti in pochi minuti, questo "cavallo da battaglia" è indispensabile anche per l'ispezione delle celle. L'intelligenza artificiale è come una "fotocopiatrice". È in grado di elaborare migliaia di immagini cellulari in tempi molto rapidi, riducendo notevolmente il carico di lavoro dei medici e rendendo l'esame molto più rapido.

Grazie alla formazione e all'apprendimento continui, l'intelligenza artificiale è come un "esploratore" estremamente meticoloso, in grado di esaminare migliaia di immagini di cellule in pochi minuti e di scoprire anche i più piccoli cambiamenti, proprio come se esaminasse attentamente ogni dettaglio con una lente di ingrandimento. È più dettagliato rispetto ai metodi tradizionali e riesce a identificare con precisione piccole differenze nelle cellule, spesso difficili da rilevare per i medici. L’intelligenza artificiale ha dimostrato di possedere qualità da “super detective” negli esami cellulari, risultando più meticolosa di quella dei medici.

△Analisi dei risultati di tre metodi di lettura dei film

Naturalmente, l'intelligenza artificiale ha anche i suoi "piccoli difetti". In termini di rilevamento positivo, ha funzionato piuttosto bene, come un rilevatore in grado di trovare con precisione un "tesoro nascosto". Ma l'intelligenza artificiale occasionalmente commette ancora errori in termini di falsi positivi (giudicando erroneamente le cellule sane come anormali) e falsi negativi (giudicando erroneamente le cellule anormali come sane). È un po' come quando a volte "Super Detective" confonde i piccoli dettagli. Tuttavia, quando l'intelligenza artificiale e i patologi lavorano insieme, si ottiene una combinazione potente, con un numero significativamente inferiore di errori e prestazioni migliori.

4. La “golden partnership” tra AI e medici: una combinazione perfetta per combattere insieme

L’intelligenza artificiale non può sostituire completamente i medici

Sebbene l'intelligenza artificiale sia potente, è più che altro uno strumento di supporto. Il giudizio professionale e l'esperienza del medico restano fondamentali e la collaborazione tra intelligenza artificiale e medici può garantire i risultati migliori. Ora, la collaborazione tra intelligenza artificiale e patologi è come una squadra di supereroi.

Gli studi hanno dimostrato che quando l'intelligenza artificiale e i medici lavorano insieme, le loro prestazioni sono pressoché impeccabili. L'intelligenza artificiale è particolarmente efficace nell'identificare piccole anomalie nelle cellule, agendo come una lente di ingrandimento per le cellule stesse, riuscendo a vedere dettagli invisibili ai metodi tradizionali.

Il partner perfetto per il futuro

In futuro, con il continuo progresso della tecnologia AI, la collaborazione con i patologi diventerà sempre più stretta. L'intelligenza artificiale non solo continuerà a migliorare le sue prestazioni nei test positivi, ma diventerà anche più accurata in termini di falsi positivi e falsi negativi. Questo "super detective" continuerà a esplorare il mondo delle cellule e a promuovere il fascino della medicina insieme ai suoi partner medici.

5. Un nuovo viaggio dopo la rivelazione

L'introduzione della tecnologia dell'intelligenza artificiale (IA) ha inaugurato una nuova era per l'esame citologico cervicale su strato sottile basato su liquido. Il 90% degli ambiti di applicazione dell'intelligenza artificiale in ambito patologico si concentra sul cancro cervicale. In Cina l'incidenza e il tasso di mortalità del cancro cervicale sono al sesto posto. Il cancro cervicale è una neoplasia ginecologica comune e l'unico tumore che può essere eliminato attraverso la prevenzione e il trattamento precoci.

L'incidenza del cancro cervicale in Cina è in aumento. Negli ultimi anni il Paese ha promosso lo screening dei "due tumori". Lo screening del cancro cervicale assistito dall'intelligenza artificiale può migliorare in modo efficace l'efficienza dello screening. Grazie all'ausilio dell'intelligenza artificiale, l'efficienza e l'accuratezza dello screening sono state notevolmente migliorate.

Non vediamo l'ora che questo detective e lo "Sherlock Holmes insonne" continuino a scoprire altri segreti sulla salute in futuro. Si tratta di un grande passo avanti verso un sistema medico più efficiente ed efficace, che salvaguardi il futuro della salute di noi esseri umani.

Riferimenti:

[1] Sung H, Ferlay J, Siegel RL, et al. Statistiche globali sul cancro 2020: stime GLOBOCAN di incidenza e mortalità in tutto il mondo per 36 tumori in 185 paesi[J]. CA: una rivista sul cancro per i medici, 2021, 71(3): 209-249.

[2] Cohen PA, Jhingran A, Oaknin A, et al. Cancro cervicale[J]. Lancet, 2019, 393(10167): 169-182.

[3] Canfell K, Kim JJ, Brisson M, et al. Impatto sulla mortalità del raggiungimento degli obiettivi di eliminazione del cancro cervicale dell'OMS: un'analisi di modellizzazione comparativa in 78 paesi a basso e medio reddito[J]. Lancet, 2020, 395(10224): 591-603.

Autore: Ni Bingyan, filiale di Lanjiang dell'ospedale popolare di Lanxi;

Xue Shuman, Renji College, Università di medicina di Wenzhou.

Istruttore: Ma Jun, Primo ospedale affiliato dell'Università medica di Wenzhou.